Radios télécommunication Terahertz (THz)
Mobile communications Terahertz (THz) pour la 6G : Vers une révolution des télécommunications
Radios télécommunication Terahertz (THz). Les communications térahertz représentent l’une des technologies les plus prometteuses pour les réseaux mobiles de sixième génération (6G), ciblant une commercialisation vers 2030. Situées dans la bande de fréquences de 0,1 à 10 THz, ces ondes électromagnétiques offrent des perspectives révolutionnaires en termes de débit de données et de latence, tout en posant des défis techniques considérables.
Potentiel et avantages des communications THz
En radios télécommunication Terahertz (THz) La bande térahertz présente une largeur de bande exceptionnelle, théoriquement capable de supporter des débits de données de plusieurs térabits par seconde (Tbps). Cette capacité découle directement de la relation fondamentale entre fréquence et bande passante disponible. Contrairement aux fréquences millimétriques utilisées en 5G (24-100 GHz), les fréquences térahertz permettent une densité d’information exponentiellement supérieure. Cette technologie offre aux utilisateurs un débit (bande passante) supérieure à la fibre optique.
Les applications envisagées incluent la transmission de données pour mobile et objets connectés IoT de très grande qualité. Cela permettra d’utiliser la réalité virtuelle immersive en temps réel, et les communications tactiles nécessitant une latence inférieure à la milliseconde. Ces performances sont essentielles pour supporter l’Internet des objets massif et les applications d’intelligence artificielle distribuée sur nos mobiles et ordinateurs.
Défis techniques majeurs
Propagation et atténuation des ondes térahertz
Les ondes térahertz subissent une atténuation atmosphérique significative, particulièrement due à l’absorption par la vapeur d’eau. Cette caractéristique limite naturellement leur portée à quelques dizaines de mètres en environnement extérieur, nécessitant une densification extrême du réseau d’infrastructure. En effet la portée de ces ondes térahertz efficacité à partir de 1.6 KM actuellement. Il faut par conséquent multiplier les relais pour courir une zone conséquente. sera également nécessaire de posséder un téléphone mobile compatible ou autres récepteurs.
Génération et détection de BTS utilisant le térahertz
La génération d’émetteurs térahertz efficaces reste un défi technologique majeur. Les approches actuelles incluent les diodes à effet tunnel résonnant (RTD), les transistors à haute mobilité électronique (HEMT), et les systèmes photoniques. Chaque technologie présente des compromis entre puissance de sortie, efficacité énergétique et coût de fabrication.
Les équipementiers de matériels télécom tel que par exemple : Rohde & Schwarz, Huawei et NTT Innovative Devices font des recherches et essais sur cette technologie. Plusieurs gammes d’équipements sont déjà disponibles pour effectuer des tests expérimentaux.
Beamforming et antennes pour réseau mobile
Les communications térahertz nécessitent des techniques de formation de faisceaux (beamforming) ultra-précises. Les réseaux d’antennes phasées doivent intégrer des milliers d’éléments rayonnants avec un contrôle de phase sub-millimétrique. Cette exigence impose des contraintes sévères sur la précision de fabrication et la stabilité thermique des systèmes.
Innovations technologiques réseau informatique et mobile
Matériaux avancés
Le développement de métamatériaux et de surfaces intelligentes reconfigurables (RIS) ouvre de nouvelles possibilités pour la manipulation des ondes térahertz. Ces structures artificielles permettent un contrôle dynamique de la propagation, compensant partiellement les limitations de portée.
Les surfaces intelligentes : Les surfaces intelligentes (ou Reconfigurable Intelligent Surfaces, RIS) sont des structures plates composées de matériaux métasurfaces capables de réfléchir, diriger ou moduler les ondes radio de manière contrôlée. Contrairement aux antennes classiques, elles n’émettent pas de signal, mais manipulent ceux qui passent à proximité pour améliorer la couverture, réduire les interférences et optimiser la connectivité sans fil, notamment en environnement urbain ou à l’intérieur des bâtiments.
Elles sont considérées comme un pilier clé de la 6G grâce à leur capacité à rendre l’environnement radio « intelligent », en adaptant dynamiquement les réflexions selon la situation. Les matériaux utilisés surfacent intelligentes peuvent être :
· Les matériaux à changement de phase (ex. : VO₂)
· Les cristaux liquides
· Les matériaux ferromagnétiques pour des réponses contrôlées par champ magnétique
Intégration photonique dans les réseaux télécommunications
L’approche photonique-électronique hybride emerge comme une solution prometteuse, exploitant la maturité des composants optiques pour générer et traiter les signaux térahertz. Cette convergence technologique pourrait accélérer le développement de systèmes intégrés à grande échelle.
Perspectives et défis Futurs technologie mobile
L’implémentation des communications térahertz en 6G nécessitera une révision fondamentale de l’architecture réseau. Les concepts de cellules ultra-denses, de calcul en périphérie distribué, et d’optimisation énergétique devront être repensés pour exploiter pleinement le potentiel de ces fréquences.
Les enjeux de standardisation internationale, de compatibilité électromagnétique et de réglementation spectrale constitueront également des défis majeurs pour l’adoption généralisée de cette technologie.
Les communications térahertz représentent un saut technologique ambitieux dans les radios télécommunication mobile et à IoT pour la 6G, promettant des performances inégalées au prix d’une complexité technique considérable. Leur succès dépendra de la capacité de la communauté scientifique à surmonter les défis en sciences physiques et radios télécommunication appliquées aux télécommunications, les fondamentaux de propagation, de génération et d’intégration système, tout en développant des solutions économiquement viables pour le déploiement à grande échelle.
Auteur: Josselin BAUSSAY